Calculadora de conductos de aire: pérdidas por fricción, velocidad y caída de presión

Calcule la velocidad del aire en conductos rectos, el número de Reynolds, el factor de fricción de Darcy y la caída de presión a partir del flujo de aire, diámetro, longitud, rugosidad, densidad y viscosidad.

airductcalculatorCalculadora

Descripción general

Utilice esta calculadora para la porción de conducto recto de una estimación de caída de presión en HVAC. Ingrese el flujo de aire, diámetro (o un diámetro hidráulico equivalente), longitud, rugosidad de la pared, densidad del aire y viscosidad dinámica para calcular la velocidad, el número de Reynolds, el factor de fricción de Darcy y la pérdida total por fricción. Los accesorios, compuertas, transiciones y rejillas requieren términos de pérdida local adicionales.

La página de origen se conserva en Engineering ToolBox — Calculadora de Conductos de Aire; la referencia original de la calculadora externa era http://www.iklimnet.com/data/duct.html.

Fórmulas Clave

Ecuación de Darcy-Weisbach

$\Delta P_f = f \cdot \frac{L}{D_h} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

Caída de presión debido a la fricción a lo largo de una sección de conducto recto.

Aproximación de Swamee-Jain (Factor de Fricción)

$f = \frac{0.25}{\left[ \log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3.7 D_h} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right) \right]^2}$

Válido para flujo turbulento ( $Re > 4000$ ) en conductos comerciales.

Número de Reynolds

$Re = \frac{\rho v D_h}{\mu}$

Determina el régimen de flujo: laminar ( $Re < 2300$ ), transicional o turbulento ( $Re > 4000$ ). Casi todos los sistemas de conductos HVAC operan en el rango turbulento.

Diámetro Hidráulico

$D_h = \frac{4A}{P}$

Para conductos no circulares, donde $A$ es el área de la sección transversal y $P$ es el perímetro mojado. Para un conducto redondo, $D_h$ es igual al diámetro del conducto.

Presión de Velocidad

$P_v = \frac{1}{2}\rho v^2$

Útil para relacionar la velocidad con la presión y para dimensionar accesorios.

Variables

Símbolo	Descripción	Typical Unit
$\Delta P_f$	Friction pressure drop	Pa
$f$	Darcy friction factor	—
$L$	Duct length	m
$D_h$	Hydraulic diameter	m
$\rho$	Air density	kg/m³
$v$	Mean air velocity	m/s
$Re$	Reynolds number	—
$\varepsilon$	Absolute surface roughness	m
$\mu$	Dynamic viscosity	Pa·s
$A$	Cross-sectional area	m²
$P$	Wetted perimeter	m

Rugosidad del Material del Conducto

10 filas

Valores típicos de rugosidad absoluta para materiales de ductos comunes
Material del Conducto	Rugosidad ε (mm)	Rugosidad ε (ft)
Acero galvanizado	0.046	0.00015
Acero comercial	0.045	0.00015
Tubo estirado (cobre)	0.0015	0.000005
Hierro fundido	0.26	0.00085
Concrete	0.3	0.001
Ducto flexible (revestimiento liso)	0.09	0.0003
Ducto flexible (corrugado)	0.9	0.003
Tablero de ducto de fibra de vidrio	0.3	0.001
Tubo de PVC	0.0015	0.000005
Lámina de metal (sin recubrimiento)	0.05	0.00016

Fuente: engineeringtoolbox.com

Propiedades estándar del aire

9 filas

Propiedades estándar del aire a 1 atm (101.325 kPa)
Temperatura (°C)	Densidad (kg/m³)	Viscosidad dinámica (Pa·s (×10⁻⁵))
0	1.293	1.715
10	1.247	1.765
20	1.204	1.815
30	1.165	1.864
40	1.127	1.912
50	1.093	1.96
60	1.06	2.007
80	1	2.099
100	0.946	2.188

Fuente: engineeringtoolbox.com

Calculadora: Pérdida de fricción en ductos

Pérdida de fricción en ducto recto (Darcy-Weisbach)

Caudal de aire(m³/s)

Diámetro del ducto(m)

Longitud del ducto(m)

Rugosidad superficial ε(mm)

Densidad del aire ρ(kg/m³)

Viscosidad dinámica μ(Pa·s)

Convertidor de unidades

La página de origen incluía una sección de Convertidor de unidades. Este convertidor preserva las conversiones comunes de diseño de ductos para caudal de aire, tamaño de ducto, pérdida de presión, longitud y velocidad.

Convertidor de unidades para ductos de aire

Airflow(m^3/s)

Pérdida de presión(Pa)

Diámetro del conducto(m)

Longitud del conducto(m)

Velocidad del aire(m/s)

Tablas de Fuente Original Restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Notas de Ingeniería

Suposición de flujo turbulento: La fórmula de Swamee-Jain utilizada anteriormente es válida para $Re > 4000$ . Casi todos los sistemas de conductos HVAC caen en este rango. Para $Re < 2300$ , use $f = 64/Re$ (flujo laminar).
Conductos rectangulares: Convierta a conducto redondo equivalente usando $D_h = 4A/P$ , o use las tablas del método de fricción igual de ASHRAE/SMACNA.
Accesorios y complementos: La calculadora cubre solo la fricción en conductos rectos. Agregue coeficientes de pérdida local (factores $K$ ) para codos, tes, transiciones, compuertas y rejillas. La práctica típica aplica un método de longitud equivalente o coeficiente de pérdida.
Correcciones de densidad del aire: En elevaciones sobre el nivel del mar o temperaturas elevadas, la densidad del aire disminuye. Use la tabla de densidad anterior o calcule como $\rho = P/(R \cdot T)$ con $R = 287\ \text{J/(kg·K)}$ .
Penalización de conductos flexibles: Los conductos flexibles corrugados tienen una rugosidad 10–20 veces mayor que la de lámina metálica. Los fabricantes a menudo recomiendan añadir un 50% a la pérdida de fricción calculada a partir del diámetro nominal.
Velocidad de diseño estándar: Suministro residencial principal: 4–6 m/s. Suministro comercial: 6–10 m/s. Extracción: 8–13 m/s. Exceder estos valores conduce a ruido y uso excesivo de energía.
Método de fricción igual: Un enfoque de diseño común dimensiona todas las secciones de conducto para una caída de presión uniforme por unidad de longitud (típicamente 0.8–1.2 Pa/m para sistemas de baja presión).

Referencias

Fuente Original — Engineering ToolBox
Referencia externa original de calculadora — http://www.iklimnet.com/data/duct.html
Referencia de fuente original: http://www.iklimnet.com/data/duct.html
Manual ASHRAE — Fundamentos, Capítulo 21: Diseño de Conductos
Normas de Construcción de Conductos HVAC de SMACNA

Fuente: engineeringtoolbox.com